[發明專利]動車組車體優化設計方法

有效

• 申請號: 201310067918.3
• 申請日: 2013-03-04
• 公開（公告）號: CN103136427A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 劉慧軍;巨星;章國平;安超;高文華
• 申請（專利權）人: 唐山軌道客車有限責任公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 劉芳

技術領域

本發明涉及機械技術，尤其涉及一種動車組車體優化設計方法。

背景技術

現有技術中，動車組的車體主要采用下述設計方法：建立車體模型，其中車體表面光滑；通過仿真試驗得到車體的在各個運行速度下受到的阻力值；確定車體的最優運行速度。

現有技術至少存在以下問題：現有技術的車體表面采用平面結構，在動車組運行過程中，尤其是在高速運行速度下，車體受到的阻力主要是車體與空氣之間的摩擦阻力，且阻力值很大。當動車組速度達到200km/h時，空氣阻力占總運行阻力的70％左右；當動車組速度達到300km/h時，空氣阻力占總運行阻力的85％左右。

發明內容

本發明提供一種動車組車體優化設計方法，用于減小動車組在運行過程中受到的運行阻力。

本發明提供了一種動車組車體優化設計方法，其中，包括：

建立車體模型，其中，所述車體的表面為向車體內部凹陷的連續脊狀結構，各所述脊狀結構具有高度和頂角，兩個所述脊狀結構的脊峰之間間隔設定距離；

確定一系列空氣來流速度值；

選取一系列的頂角值，通過仿真試驗或風洞試驗計算得到采用各個頂角值時、在各所述空氣來流速度值下動車組受到的第一阻力值，并建立第一對應表，用于記載各頂角值、空氣來流速度值和第一阻力值之間的對應關系；

根據所述第一對應表選取各個空氣來流速度值下，最小第一阻力值所對應的頂角值，作為設定頂角值；

選取一系列的高度值，通過仿真試驗或風洞試驗計算得到采用各個高度值時、在各所述空氣來流速度值下動車組受到的第二阻力值，并建立第二對應表，用于記載各高度值、空氣來流速度值和第二阻力值之間的對應關系；

根據所述第二對應表選取各個空氣來流速度值下，最小第二阻力值所對應的高度值，作為設定高度值；

選取一系列的設定距離，通過仿真試驗或風洞試驗計算得到采用各個設定距離時、在各所述空氣來流速度值下動車組受到的第二阻力值，并建立第三對應表，用于記載各設定距離、空氣來流速度值和第三阻力值之間的對應關系；

根據所述第三對應表選取各個空氣來流速度值下，最小第三阻力值所對應的設定距離，作為最優設定距離；

根據所述設定頂角值、設定高度值和最優設定距離，修改得到最終的車體模型。

如上所述的動車組車體優化設計方法，優選的是，

所述一系列空氣來流速度值為下列值：60m/s，70m/s，80m/s，90m/s，100m/s，110m/s，120m/s，130m/s和140m/s。

如上所述的動車組車體優化設計方法，優選的是，

所述一系列的頂角值為：120°+β，其中0≤β≤60°。

如上所述的動車組車體優化設計方法，優選的是，

所述一系列的高度值為下列值：0.005mm、0.01mm、0.015mm、0.02mm、0.025mm、0.03mm、0.035mm和0.04mm。

如上所述的動車組車體優化設計方法，優選的是，

所述一系列的設定距離為下列值：0mm、0.08mm、0.16mm、0.24mm和0.32mm。

如上所述的動車組車體優化設計方法，優選的是，還包括：

在所述最終的車體模型的表層涂薄膜膠層。

采用上述方法得到的車體，在運行過程中車體外壁上產生微型渦流后，氣流與車體表面的摩擦阻力轉變成了滾動阻力，阻力值大大減小，從而實現動車組減阻。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的動車組車體優化設計方法示意圖；

圖2為建立的車體模型示意圖；

圖3為采用圖1所示方法得到的車體在運行過程中車體外壁上的隨行波流線圖。

具體實施方式

圖1為本發明實施例提供的動車組車體優化設計方法示意圖。

本發明實施例提供一種動車組車體優化設計方法，其中，包括以下步驟：

步驟S1、建立車體模型100，其中，所述車體的表面為向車體內部凹陷的連續脊狀結構，各所述脊狀結構具有高度和頂角，兩個所述脊狀結構的脊峰之間間隔設定距離。車體模型的示意圖參見圖2。

上述建模方法可以參照現有動車組設計中的軟件建模方法，比如采用Pro/E等軟件實現。或是采用風洞試驗進行，那么需要建立車體的實體模型，這樣會增大研發成本。

步驟S2、確定一系列空氣來流速度值。